Разработка мероприятий по снижению загрязнения водоемов нефтью

В статье проведен анализ проблемы загрязнения нефтью и нефтепродуктами водоемов и разработаны комплексы с применением сорбентов для снижения загрязнения водоемов нефтью

Ключевые слова: загрязнения водоемов нефтяные, нефтепродукты, разливы нефти и нефтепродуктов, локализация пятна нефтяного, ликвидация загрязнений, боны, скиммеры, сорбенты.

В настоящее время не уступает своей актуальностью и глобальностью экологическая проблема, связанная с загрязнением окружающей среды от нефтеперерабатывающих предприятий. Наиболее остро данная проблема относится к водным ресурсам, так как загрязнение происходит с достаточно высокой степенью распространения по акватории, в результате приводит к отравлению морских обитателей, не пригодности для питьевого и технического водоснабжения.

Нефть с точки зрения химии представляет собой смесь углеводородов (метановые, нафтеновые, ароматические) в присутствии органических соединений, содержащих серу, азот, кислород. Также в нефти могут содержаться минеральные соли и присутствовать газы. [1]

Рассмотрим теперь причины разливов нефти в акваториях: выбросы загрязняющих веществ в океан, при подводных разработках и добыче минерального сырья, речной сток, прямой сток с суши, перенос загрязняющих веществ через атмосферу, подводные выбросы нефти и газа, аварийные выбросы с судов или подводных трубопроводов.

Условно нефтевоздействие на природу можно разделить на физическое (например, гибель морских обитатель в результате удушья), химическое (токсичность, изменение на клеточном уровне, в большинстве случаев приводит к летальному исходу), экологическое (изменение структуры и свойств воды, исчезновение морских видов в месте обитания), косвенное (потеря среды обитания). [2]

Изменение экосистемы воды в результате загрязнения отражается в повышении значения жесткости, минерализации, увеличение соединений сульфатов и хлоридов, попадание НП в водотоки, родников и неглубоких скважин. [3]

В настоящее время существует широкая база сорбенотов, которая применяется для сбора нефти, а также ведутся разработки новых сорбентов, с повышением их свойств.

При поиске сорбента в литературе, патентах, статьях мною выбран биодеградируемый сорбирующий материал, разработанный русскими учеными, для применения в предлагаемых комплексах.

Данный материал представлен в форме нетканого полимерного плотно волокнистого типа, который сделан из одного либо нескольких слоев волокон биополимера (полигидроксибутират (ПГБ), полилактида (ПЛА) либо их смеси).

Экспериментальные данные о сорбционной способности возможных составов, приведенные в патенте, представлены в таблице 1. В ней отражены не только образцы данной разработки, но и существующие сорбенты.

Таблица 1

Характеристики разработанного материала и существующих сорбентов

Исходя из таблицы, можно сделать вывод, что разработанный материал обладает высокой эффективностью — нефтепоглощения, является экологически безопасным, который подвергается полному биоразложению в течение от 2 до 6 месяцев. [4]

Согласно Постановлению Правительства РФ от 21 августа 2000 г. (в редакции от 15 апреля 2002 г) «О неотложных мерах по предупреждению и ликвидации аварийных разливов нефти и нефтепродуктов», в зависимости от объема и площади разлива ННП на местности, во внутренних пресноводных водоемах классифицируются на:

− локального значения — до 100 тонн ННП на территории объекта;

− муниципального значения — от 100 до 500 тонн ННП;

− территориального значения — от 500 до 1000 тонн ННП;

− регионального значения — от 1000 до 5000 тонн ННП;

− федерального значения — свыше 5000 тонн ННП.

1. анализа операций, выполняемых при локализации и ликвидации разлива нефти;
2. определения основных функций технических средств, привлекаемых для локализации и ликвидации разливов нефти;
3. выбора типов техники и средств, выполняющих эти функции. [5]

Для ликвидации разливов нефти и нефтепродуктов в водоемах я предлагаю следующие комплексы для локального, муниципального и территориального значения.

В каждом комплексе будет учтено наличие первичных средств пожаротушения, индивидуальной защита СИЗ и СИЗОД, а также средств оказания первой помощи пострадавшим.

Итак, для локального загрязнения предлагаю следующий комплекс с применением бонов, скиммеров и сетки, выполненной из металла, в ячейки которой помещен биодеградируемый сорбирующий материал, представленного на рисунке 1. При обнаружении разлива нефти в первую очередь локализуется при помощи бонов. Далее размещается сетка с биодеградируемым сорбирующим материалом поверх загрязнения, и оставляют для поглощения нефти. Пока один участок разлива подвергается действию сорбирующего материала, в другом работает нефтесборник — скиммер, который при помощи насоса перемещает собранную нефть в емкость для хранения ННП.

Рис. 1. Схема для ликвидации локального загрязнения

Следующий комплекс был разработан для муниципального загрязнения, то есть количество разлитой нефти составляет от 100–500 тонн.

В комплекс входит: боны для локализации нефти, скиммеры для сбора нефти, емкости временного хранения материала (рисунок 2). В это варианте используется 2 сетки из металла, в ячейки которой помещен биодеградируемый сорбирующий материал.

При разливе нефти при помощи бонов огораживается загрязненный участок. При помощи оградительных бонов, прикрепленных к лодкам, отделяются небольшие участки разлива, куда помещаются сетки с биодеградируемым сорбирующим материалом. Так же в процессе сбора нефти используются скиммеры по разные стороны загрязнения. После поглощения нефти биодеградируемым сорбирующим материалом, нефть отжимают в емкость для временного хранения ННП, куда также попадает собранная нефть при помощи скиммеров.

Рис. 2. Схема для ликвидации муниципального загрязнения

Для ликвидации территориального разлива был разработан следующий комплекс. В него входит боны ограждающие и огнеупорные, скиммеры, сетки из металла с биодеградируемым сорбирующим материалом (рисунок 3).

Рис. 3. Схема для ликвидации территориального загрязнения

На первом этапе применяя оградительные боны локализуется разлив. Далее по всему объему будут вестись следующие работы: оградительными бонами выделяются участки, на которых накладываются сетки с биодеградируемым сорбирующим материалом. После на других участках ведется сбор нефти при помощи скиммеров. Далее, на отдельном участке сжигают нефть на поверхности воды. После ликвидации разлива, собранную в емкости нефть утилизируют в специальные места, например, амбары.

В итоге все комплексы можно объединить в одну общую схему, изображенную на рисунке 4, но в зависимости от масштаба и условий разлива нефти, будут выбраны необходимые количества материалов, приборов, единицы техники.

Рис. 4. Общая схема ликвидации разлив нефти

1. Практикум по дисциплине «Основы органической химии и химии нефти и газа»: учеб пособие для студ./ под ред. В. Н. Кошелева — М.: РГУ нефти и газа, 2014. — 66 с.
2. Картамышева, Е. С. Загрязнение мирового океана нефтью и нефтепродуктами / Е. С. Картамышева, Д. С. Иванченко. — Текст: непосредственный // Молодой ученый. — 2018. — № 25 (211). — С. 20–23. — URL: https://moluch.ru/archive/211/51597/
3. Марина А. А., Максимова Ю. А. Загрязнение подземных вод при разработке нефтяных месторождений // Геоэкология и экология водных систем: материалы VIII Всерос. Науч. Студ. Кон. с элементами научной школы имени профессора М. К. Коровина (Томск, 23–27 нояб.2015 г.). — Томск, 2015. С. 337–339.
4. Патент РФ № RU0002714079, 11.02.2020. Ольхов А. А., Иорданский А. Л., Самойлов Н. А., Ищенко А. А., Берлин А. А. Биодеградируемый сорбирующий материал для сбора нефти и нефтепродуктов и способ его получения // Патент России № RU0002714079. 2020
5. Постановление Правительства РФ от 21 августа 2000 г. N 613 «О неотложных мерах по предупреждению и ликвидации аварийных разливов нефти и нефтепродуктов». [Электронный ресурс]. — URL: http://base.garant.ru/12120494/